铜绿微囊藻的分子研究进展

中国淡水湖泊、水库众多,富营养化问题严重。铜绿微囊藻是中国湖泊、水库及其他水域生态系统发生、形成富营养化危害的主要藻类。目前对铜绿微囊藻的研究主要集中在水华成因、生长的特点、作用机理等,对其生命活动相关的分子机制研究不多。该文主要从生物节律、毒素合成、藻胆蛋白合成及其调控机制和ATP合成酶等四个方面综述了铜绿微囊藻的分子研究进展,为今后进一步研究铜绿微囊藻的分子作用机理及其防治具有重要意义。     

微囊藻毒素对大鳞副泥鳅胚胎和幼鱼的毒性效应

微囊藻毒素(Microcystins,MC)是一类单环七肽的生物毒素,它主要由淡水藻类铜绿微囊藻(Microcystisaeruginosa)产生,由于MC的作用靶器官为肝脏,故又称肝毒素。       

中国新记录蓝藻—绿色微囊藻及其毒性的初步研究

蓝藻植物中的微囊藻属(Microcystis),是存在于湖泊、池塘、水库等环境中普生性藻类,其中一些种类能产生毒素。到目前为止,对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)及其它的毒性研究国内外都进行了大量的工作;但对绿色微囊藻(Microcystis viridis)的形态描述、生态特性及     

两种不同株铜绿微囊藻培养液对大型溞的毒性效应研究

为了探讨铜绿微囊藻对浮游甲壳动物溞类的毒害效应,试验选取了两种不同株系（产毒和非产毒）的藻种,采取利用其培养液的方法,以研究铜绿微囊藻在生长过程中向水体中释放的毒素或类毒素物质对溞类的效应以及比较不同株系间效应的差异性。研究结果表明：（1）试验所选铜绿微囊藻产毒和非产毒株系的培养液均能对大型溞（Daphnia magna）的生长繁殖构成影响,表现为低剂量起促进效应,高剂量起抑制效应;（2）铜绿微囊藻产毒株较非产毒株更能影响大型溞的存活;（3）铜绿微囊藻产毒和非产毒株对大型溞的生长影响差异不大,但对其繁殖却存在明显不同,表现为株系942的抑制效应更强。可以初步推断,在以产毒株铜绿微囊藻为优势种形成“水华”的环境下,大型浮游甲壳动物溞类数量和生物量减少的主要原因可能是由于毒素对溞类较高的致死效应;而以非产毒株形成优势群体的水体里,其主要原因可能并非毒素的效应,而是由于其他原因,如藻类群体的形成阻碍摄食,缺乏必需脂肪酸等。     

有毒铜绿微囊藻胁迫下三角帆蚌消化系统的扫描电镜观察

通过观察暴露于不同浓度有毒铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)下的三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)的胃、前肠、中肠以及晶杆体等消化系统的扫描电镜切片,了解有毒铜绿微囊藻对三角帆蚌消化系统超显微结构的影响。结果显示,当三角帆蚌在浓度为1×107cell/L的有毒铜绿微囊藻环境下,其晶杆体随时间推移而逐渐溶解。在低浓度的铜绿微囊藻环境下,尽管其会继续滤食,但有毒铜绿微囊藻会对其消化系统造成破坏,随着接触时间的增长,造成其肠道内绒毛、纤毛数量减少,长度降低,从而降低其消化效率,对其生长造成影响。     

微囊藻毒素的产生、检测和毒理学研究

随着内陆水体富营养化的加剧而引起有害藻类水华(HAB,harmful algal bloom)的频繁发生已成为国内外普遍关注的环境问题,其中微囊藻(Microcystis)水华是淡水水体中危害最严重的一类,由于这类水华发生普遍,持续时间长,而且多数产毒,危害性更大,因而倍受人们的关注,微囊藻毒素(Microcystins)是一类具生物活性的单环七肽,这类毒素主要由淡水藻类铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)产生,此外其他种类的微囊藻.       

水环境中微囊藻毒素的生物降解

微囊藻毒素在水环境中的生物降解是决定其环境归趋和影响其毒性的重要因素。本文综述了水细菌、鱼类、水生植物、水生无脊椎动物、浮游动物等水生生物对微囊藻毒素生物降解方面的研究进展。目前报道的微囊藻毒素降解菌有鞘氨醇单胞菌、铜绿假单胞菌和青枯菌。鞘氨醇单胞菌和铜绿假单胞菌分别以微囊藻毒素酶和碱性蛋白酶降解毒素,青枯菌降解机理未明;而鱼类、水生植物、水生无脊椎动物、浮游动物等水生生物主要通过谷胱甘肽S-转移酶催化形成低毒性的微囊藻毒素-谷胱甘肽结合物进行转化。本文还对水环境微囊藻毒素的生物修复方式进行了初步的探讨。     

萼花臂尾轮虫培养滤液对铜绿微囊藻、斜生栅藻和小球藻群体形成及生长的影响

为探索浮游动物和藻类之间可能存在的信息传递,研究了萼花臂尾轮虫培养滤液对铜绿微囊藻、斜生栅藻和小球藻的生长及群体形成的影响.把萼花臂尾轮虫按1000个·L^-1的初始密度置于小球藻中培养24h后,用孔径0.15μm的微孔滤膜抽滤,得到轮虫培养滤液,此滤液中含有轮虫在生活过程中释放的一些信息化学物质.将轮虫培养滤液以20%的比例分别加入纯培养的铜绿微囊藻、斜生栅藻和小球藻中,进行为期7d的试验.结果表明,萼花臂尾轮虫培养滤液能显著地促进斜生栅藻的群体形成,而对铜绿微囊藻和小球藻在群体形成方面没有显著作用.另外,该滤液能显著提高小球藻种群的增长,对铜绿微囊藻和斜生栅藻的生长无明显影响.3种藻类对萼花臂尾轮虫的潜在牧食采取了不同的生态策略:斜生栅藻形成群体,增大摄食阻力,从而降低被摄食的风险;小球藻通过提高增长率来抵消被取食的损失;铜绿微囊藻是通过其它方式来降低被牧食(例如毒素).这些方式分别是这些藻类维持种群规模的反牧食防御策略之一.     

铜锈环棱螺对水华中常见藻类的抑制效应

藻类水华频发已成为全球性的水环境问题,近年来,生物控藻法因具有环境友好的特点而备受关注。本研究以我国富营养化湖泊中常见大型底栖动物铜锈环棱螺为操纵生物,通过室内培养试验,研究了其对水华水体中常见蓝藻铜绿微囊藻、绿藻普通小球藻和斜生栅藻生长及光合活性的影响,以期阐明螺-藻间相互作用关系,探究铜锈环棱螺作为生物操纵物种的可行性。结果表明: 铜锈环棱螺能在短时间内大量摄食藻细胞,其对铜绿微囊藻产毒株和不产毒株以及斜生栅藻的去除率均在12 h内达到最大值,分别为73.7%、73.2%和51.1%;其对普通小球藻的摄食强于其他藻类,至试验结束时去除率达到99.2%。产毒铜绿微囊藻产生的微囊藻毒素会在铜锈环棱螺体内累积并促发其肝脏病理学变化,进而阻碍铜锈环棱螺的摄食。试验后期各处理组藻细胞光合活性均显著低于对照组,表明铜锈环棱螺的摄食作用对藻细胞造成了损伤,抑制了其大量增殖。此外,当不产毒铜绿微囊藻与斜生栅藻混合时,铜锈环棱螺的选择摄食性导致微囊藻的优势地位被斜生栅藻所取代。因此,铜锈环棱螺可以通过摄食作用抑制藻类的光合活性并降低其生物量,从而在一定程度上抑制或减缓水华的形成。     

微囊藻毒素缓解过氧化氢胁迫下铜绿微囊藻损伤的初步研究

过氧化氢可抑制藻类生长, 同时会导致微囊藻毒素(Microcystins, MCs)的释放, 实验设置4个处理组探讨了外源微囊藻毒素MC-LR对H2O2胁迫下铜绿微囊藻生理生化变化的影响。结果表明: 在H2O2胁迫下, 微囊藻的生长和光合活性受到显著抑制, 藻细胞存活率降低, ROS含量明显增加, SOD活性上升。与单独H2O2胁迫相比, 加入MC-LR能增加微囊藻细胞的存活率。250 mol/L H2O2处理24h和48h后, 在培养基中加入200 ng/mL MC-LR可以缓解H2O2对铜绿微囊藻光合系统PSII活性的抑制作用。当微囊藻暴露于250 mol/L H2O2环境中时, 添加了MC-LR处理组藻细胞中的ROS含量明显减少(P0.05)。在相同浓度H2O2且加入了外源MC-LR后藻细胞SOD活性下降(P0.05)。因此, 微囊藻毒素MC-LR可缓解250 mol/L H2O2引起的氧化损伤并增强微囊藻自身的生存能力。研究结果有利于阐明H2O2胁迫影响产毒蓝藻生长代谢的途径及MCs生物学意义。